基于計算思維的“信息技術”課程教學研究
來源:用戶上傳
作者:黃強
摘 要：新課改要求當代教學必須緊緊跟隨著信息時代的發展變化，因此，信息技術教學應用培養的著重點在于幫助學生形成計算思維，這樣不僅滿足專業課程教學需要，提升學生信息素養，還對學生未來的學習、工作有著重要的幫助意義。鑒于此，文章以計算思維作為切入點，對計算思維進行概述，就信息技術教學中的不足，提出了解決策略，對在信息技術課堂中如何培養學生的計算思維能力進行了探討。
關鍵詞：信息技術;計算思維;思維能力;培養
在信息化教學的背景下，各學科的教學思維模式都已經發生了翻天覆地的變化，教育革新已經成為我國目前全面發展的戰略核心思想。雖然教育部對于信息技術學科的教學已經作出了明確的規定[1]，但是，由于缺乏教學經驗和相關的文獻論文的指導，信息教學的課堂教學仍然沒有對計算思維形成重視。因此，就需要相關學科教師對此進行深思。
1 計算思維概述
信息化的發展讓計算思維逐漸得到人們的重視，國際教育技術協會通過對國外學者的學術研究結論，總結性地對計算思維進行定義。
計算思維的主要思維方式就是通過回答設計問題，以計算機或者其他工具作為媒介，在這個過程中，通過對信息數據進行重組、分析、再現。依托算法的工作原理，進行解決方案設計，對設計方案進行分析、識別。最后，根據“舉一反三”的方式，總結解決問題的過程，然后靈活應用。簡單來說，計算思維就是培養計算機科學家的思維方式，不僅能夠完成計算機編程，還要有抽象在多個層次上進行思維考慮的能力。
2 培養計算思維的必要性
對于計算思維的培養，其實是有其必然執行的目的，因為計算思維可以讓學生更容易解決問題[2]，通過將一些抽象難理解的問題條理化可以得到更具有邏輯性和科學性的答案，計算思維可以讓學生將一個非具象性的問題更有邏輯地表達出來，使得學生在將來激烈的社會競爭環境中可以避免處于劣勢。另外，一個國家全方位地培養國民的計算思維，可以讓這個國家在整個國際上站穩腳跟。之所以如此積極地建議著重培養學生的計算思維，是因為計算思維不僅是單純的邏輯、科學處理和分析數據的方法，更是要通過計算思維去解決實際出現的問題。它是一種能力，一種可以適應人們生產生活智能化、網絡化、人性化生活的一種能力，因此，對于培養計算思維刻不容緩。
3 “信息技術”課程現狀
“信息技術”的課程學習還存在著某些弊端，很多老師具備相當強的教育實力和計算機的專業能力，但是在授課時往往會桎梏于課本里，只負責講解傳授書中內容，卻忽略了學生對于信息技術的興趣和信息技術本身具有的實用和實踐[3]，因此，課堂學習和實際操作脫線，學生對于老師的講解也是一知半解，更使得整堂課下來，學生收獲和感悟的東西寥寥無幾。
4 計算思維的培養
4.1 在生活中滲透計算思維教育
計算思維的培養不能僅限于課堂形式，也可以讓他們將課本中學到的內容運用到實際的生活中去。編程對于學生來說可能太過于抽象，且與其他的學科的關聯性較少，要想讓學生在學習中獲得學習樂趣，就要從生活入手，將生活中出現的問題與編程聯系在一起，能夠幫助學生激發對編程的探究欲望，從而加強對學生計算思維的培養，幫助學生掌握編程，提升解決問題的能力。
4.1.1 問題提出
問題1：請用流程圖畫出自動售貨機中微處理器本次自動售貨的過程。
問題2：如果小明同學在自動售貨機前購物沒有成功，請列出沒有成功的3種可能原因。
4.1.2 本題的設計思路及學生答題要求
本題的立意是能夠檢測學生計算思維、利用數字化工具解決問題和信息意識方面的內容。在運用數字化工具的活動中，理解數字化工具與個人生活的相互關系，理解數字化工具的關鍵特征。在應用過程中自主學習數字化工具，能夠認識到數字化工具對人們日常生活的影響。
4.2 在編程教學中滲透計算思維
“信息技術”教師可以利用編程教學，引導學生分析問題、設計算法、編寫代碼，將一個問題分解進行解決，主要依托邏輯分析和細分步驟構思出解決方案，利用遷移將這樣解決問題的過程應用到其他的問題中。下面將計算思維分為分解任務、模式認知、抽象思維、算法設計4個步驟進行實際編程教學。
計算“1+2+……+N”。
4.2.1 分解問題
分解問題，顧名思義，就是將問題分解為一個個小問題，以達到逐一擊破的預期。從“1+2+……+N”這道計算題中，能夠看到該題與“1+2+……100”十分相似，因此，可以將其分解為“1+2+……100”和“修改循環變量”兩個小問題。
4.2.2 模式認知
教師可以讓學生嘗試著思考“1+2+……+100”的計算過程，然后“舉一反三”計算“1+2+……+N”。
“1+2+……+100”的計算是采用了循環累加的方式解決的，那么“1+2+……+N”的計算只要采取相同的解題方式也能迎刃而解。
4.2.3 抽象思維
當學生根據上一步驟的提示，設計出程序，并且成功進行運行。教師可以讓學生思考“當N=200”時，程序結果如何？“當N=300”時，程序是否還能運行？學生在問題的驅動下，除了設計程序本身之外就會關注程序運行的結果，通過不同條件的測試，解決在測試中出現的問題，發現程序漏洞，使程序結構更加嚴謹。
4.2.4 算法設計
對于該示例而言，采用的算法為累加法和等差公式法。學生需要對整個程序進行算法設計，并且按算法設計的步驟進行編寫即可。但是還要注意加強對執行結果的關注，確保程序的正確性。接著對比兩種算法的代碼設計，讓學生體驗代碼優劣帶來的程序變化，提升學生的認識。 計算思維培養能夠開拓展學生的思維，教師可以根據學生對計算思維的理解程度加深日常教學?！靶畔⒓夹g”編程教學要將編程與用戶的生活和學習聯系起來，幫助學生理解編程活動，掌握應用“信息技術”解決問題的思想和方法，能夠更容易幫助學生培養計算思維。
4.3 在軟件教學中滲透計算思維
信息時代的用戶已經具備一定的計算機軟件使用經驗，并對計算機有了一定掌握能力，但只是掌握使用皮毛，對知識、技能都沒有較深的認識。因此，“信息技術”教師需要幫助學生解決思維方式的問題，計算機或者計算機軟件的使用是開發人員在用戶使用的角度開發出來的，其實就是計算思維轉變為普通思考思維。因此，在教學過程中，教師必須讓學生深入地應用軟件背后的開發操作思維，引導學生挖掘這些功能背后的原理和思維方式。學生能夠對功能的實現過程有一定的了解，并且學會用這樣的思考方式解決問題，這也就是計算思維形成的雛形 。因此，“信息技術”教師就可以利用這樣的方式進行教學，以不同的軟件功能，讓學生通過自主探索深入理解計算思維。
4.4 在使用“思維工具”中滲透計算思維
“思維工具”是無形的意識形態技術，在教學過程中，教師應重視這種無形的意識形態技術，教會學生如何思考、如何學習，并教會學生選擇恰當的思維工具開展思維訓練，使學生認識思維、激發思考、構建思維結構與流程，并在練習和學習過程中，逐步培養學生從無意識的思維到有意識思維直到無意識自動思維的習慣。
在“信息技術”教學過程中，通過概念圖，利用思維導圖等“思維工具”，幫助學生清晰而直觀地模擬人腦利用計算機進行思維的過程，幫助學習者認識思維、激發思考。學生在使用“思維工具”的過程中，通過使用關鍵詞或關鍵想法作為思維原點，觸發學習者進行放射性思考。
5 結語
基于計算思維的“信息技術”課程教學研究在提升用戶信息技術水平和培養計算思維上，幫助學生在信息化世界更好發展都有著重要意義。在這個過程中，在生活和編程中幫助學生培養計算思維能力的策略，不僅是信息化時代的人才教育發展趨勢，也是培養學生學會學習、終生學習能力的要求，作為信息技術教師，要深化學習，探索提高計算能力的可行思路，利用創新教學、實踐教學，激發學生的內在潛能，只有這樣才能更好地培養學生的計算思維能力，更好地解決實際問題。
[參考文獻]
[1]李藝，鐘柏昌.重構信息技術課程從經驗選擇走向思想投射[J].電化教育研究，2015（10）：5-13.
[2]王學紅.高中信息技術課堂進行計算思維培養的思考與實踐[J].中國信息技術教育，2014（13）：39-40.
[3]姚澄.淺談當代高中信息技術課堂進行計算思維培養的思考與實踐[J].新課程，2017（11）：50-52.
Research on teaching of “Information Technology” course based on computing thinking
Huang Qiang
?。℅uangdong Luoding Experimental Middle School， Luoding 527200， China）
Abstract：The new curriculum reform requires that contemporary teaching must closely follow the development and changes of the information age. Therefore， the application of “Information Technology” in teaching lies in helping students form computational thinking， which not only meets the teaching needs of specialized courses and improves students’ information literacy， but also has played an important role in students’ future study and work. In view of this， this paper takes computational thinking as a breakthrough point， summarizes computational thinking， constructively puts forward solutions to the shortcomings of “Information Technology” teaching， aiming at discussing how to cultivate students’ computational thinking ability in “Information Technology” classroom.
Key words：information technology; computational thinking; thinking ability; training
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